Viskoelastische Plattensysteme zum Aufstellen von Schwerstmaschinen

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ISOLOC-Schwingungstechnik GmbH

Umwandlung mechanischer in Bewegungsenergie

Die Isolierpakete von Isoloc verwandeln die mechanische Energie in Bewegungsenergie des elastisch gelagerten, schwingenden Systems. Um die aufgrund des Maschinenbetriebs verursachten Schwingungen zu isolieren, ist die abgestrahlte Störungsenergie zumindest teilweise durch die „Federn“ in Bewegungsenergie umzusetzen. Infolge der Bewegungen auf den elastischen Elementen entstehen Massenkräfte, die gegen die Erregerkräfte wirken, so dass eine Massenkraftkompensation – also Schwingungsisolation – erreicht wird.

Dieser Isolator mit einer relativ hohen Dämpfung bewirkt die Umwandlung mechanischer Schwingungsenergie in Wärmeenergie. Dabei wird die Maschine in die ursprüngliche Ruhelage zurückversetzt. Bei optimaler Kombination der Isolationssysteme werden die dynamischen Kräfte der Maschine selbst reduziert. Das bedeutet in der Praxis eine Begrenzung der Schwingungsamplituden und eine merkliche Stabilisierung der damit ausgerüsteten Maschinen. Daraus folgen logischerweise bessere Arbeitsergebnisse bei geringerer Lärmentwicklung und – nicht zu unterschätzen – in vielen Fällen eine deutliche Verlängerung der Werkzeugstandzeiten.

Werden die von einer Maschine ausgehenden Kräfte auf den stoßartigen Impuls an dieser Maschine bezogen und dieses Verhältnis in Abhängigkeit von den Frequenzen (Amplitudenfrequenzgang) dargestellt (Bild 1), so lassen sich bei Schwingungsisolation zwei Frequenzbereiche lokalisieren: der Verstärkungs- und der Isolationsbereich. Es muss bei einer Isolation erreicht werden, dass die niedrigste Erregerfrequenz größer ist als das √2-Fache der Eigenfrequenz der Schwingungsisolation. Dies gilt für einen Ein-Freiheitsgrad-Schwinger. Unterhalb der Frequenz, die dem √2-Fachen der Eigenfrequenz entspricht, ergibt sich eine Schwingungsverstärkung.

Mit zunehmendem Dämpfungsgrad werden die Amplituden des Systems kleiner

Die Größe der Verstärkung hängt von der Dämpfung des schwingungsisoliert gelagerten Systems ab. Mit zunehmendem Dämpfungsgrad werden die Amplituden dieses Systems kleiner. Jedoch verringert sich die Isolationswirkung bei höheren Dämpfungsgraden (größer als 30%) auch deutlich. Bis zu einem Dämpfungsgrad von 30% wird die Schwingungsisolation durch die Dämpfung nur geringfügig beeinflusst.

Feder und Dämpfer werden als Schwingungsisolatoren entweder als getrennte Elemente oder als viskoelastisches Material eingesetzt. Ist der Isolator aufgrund unterschiedlicher Aufbaustoffe so gemischt oder konstruiert, dass er gute Dämpfungseigenschaften zeigt, so wird von einer inneren Dämpfung gesprochen. Gute Dämpfungseigenschaften haben zum Beispiel Isoloc-Isolierplatten und -pakete. Die Dämpfungswerte dieser Speziallagerungselemente liegen in der Größenordnung von 6 bis 20%. Unter einer Dämpfung von 6% ist die Isolationswirkung höher, jedoch nimmt die Aufschaukelungsgefahr im Resonanzbereich zu.

Reibung und Dämpfung sorgen für stabilen Stand

Die beschriebenen Schwingungsisoliersysteme zeigen eine sehr gute Dämpfungswirkung. Dieser Effekt resultiert aus der Reibarbeit während der Verformungszyklen und aus der Materialdämpfung. Die freien Schwingungen einer Maschine müssen bei einer Anfangsstörung – aber auch bei einer stoßartigen Erregung –möglichst schnell abklingen. Ferner besteht die Gefahr, dass die Schwingungen einer elastisch gelagerten Maschine bei der Isolationseigenfrequenz verstärkt werden. Um diese Verstärkungen zu begrenzen und um den Einschwingvorgang zu verkürzen, müssen die Isolationselemente zustätzlich zu den elastischen auch hohe dämpfende Eigenschaften haben.

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